水溶性肟取代三联吡啶与钌的配合物,其合成及应用的制作方法

本发明涉及下式的肟取代三联吡啶与钌的配合物的氯化物(简称Ru-C＝N-OH)，涉及它的制备方法，涉及它的优良的水溶性，涉及它与漂白粉解离的ClO^-共存时发射的荧光可以定量地测定水溶液中ClO^-的含量，进一步涉及当水溶液中有各种各样阴离子及阳离子与ClO^-共存时它仍然可以定量地测定水溶液中ClO^-的含量。因为漂白粉是人类日常生活用水和污水处理必需的消毒剂，所以本发明的Ru-C＝N-OH可测定生活和生产用水中ClO^-的含量，有良好的应用前景。本发明属于生物医药领域。

背景技术：

次氯酸盐，即漂白粉，使用广泛。尤其是用作日常生活用水的杀菌剂。作为一个重要的活性氧物种，漂白粉释放的次氯酸根离子ClO^-在免疫系统中起着至关重要的作用。它主要由髓过氧化物酶促进的Cl^-氧化产生。高浓度的次氯酸盐或次氯酸可能引起的眼睛和鼻子疼痛和胃不适。还可引起各种疾病，如关节炎，动脉粥样硬化和心血管疾病。为了防止次氯酸盐引起的身体损害，开发能检测水中ClO^-离子的荧光试剂至关重要。近期，文献报道的检测ClO^-离子的荧光试剂有罗丹明，荧光素，BODIPY和香豆素。然而，这些荧光试剂不溶于水，不能用来检测水溶液中的ClO^-离子。也就是说，国内外仍然没有能检测水中ClO^-离子的荧光试剂。由是，本发明合成了水溶性的肟取代三联吡啶与钌的配合物的氯化物(Ru-C＝N-OH)。发明人发现，Ru-C＝N-OH与ClO^-发生氧化反应而产生荧光，该荧光可用来反映水中ClO^-离子的浓度，即用来反映水中漂白粉的浓度。根据这些发现，发明人提出了本发明。

技术实现要素：

本发明的第一个内容是提供水溶性肟取代三联吡啶与钌的配合物的氯化物(Ru-C＝N-OH)。

本发明的第二个内容是提供制备Ru-C＝N-OH的方法，该方法包括：

(1)双-2，2′-联二吡啶二氯化钌和4′-甲基-2，2′-联吡啶-4-甲醛肟(23mg，0.11mmol)在50％乙醇中在氩气保护下避光回流6小时，制备双(2，2′-联吡啶)钌-4′-甲基-2，2′-联吡啶-4-甲醛肟六氟磷酸盐；

(2)将双(2，2′-联吡啶)钌-4′-甲基-2，2′-联吡啶-4-甲醛肟六氟磷酸盐溶在1mL CH₃CN中，往得到的溶液中加氯化正丁胺，使肟取代三联吡啶与钌的配合物的氯化物(Ru-C＝N-OH)完全沉淀，得到的沉淀用丙酮充分洗。

本发明的第三个内容是描述Ru-C＝N-OH与漂白粉解离的ClO^-共存时发射的荧光可以定量地测定水溶液中ClO^-的含量。

本发明的第四个内容是描述当水溶液中有各种各样阴离子及阳离子与ClO^-共存时它仍然可以定量地测定水溶液中ClO^-的含量。

本发明的第五个内容是描述Ru-C＝N-OH与漂白粉解离的ClO^-共存时发射的荧光来自它们发生的氧化反应生成的羧基取代三联吡啶与钌的配合物的氯化物(Ru-C＝N-CO₂H)。

附图说明

图1(A)在pH7.0的超纯水中Ru-C＝N-OH(10μM)加0-300μM ClO^-的UV-可见光谱；(B)在pH7.0的超纯水中10μM Ru-C＝N-OH加0-300μM ClO^-的荧光发射光谱；(C)浓度为5μM的Ru-C＝N-OH的超纯水溶液分别与浓度为0，10，20，40and 60μM的次氯酸钠超纯水溶液混合，荧光发射光的强度呈现线性增强。也就是说，在0-60μM的浓度范围，超纯水中次氯酸钠的浓度可以用5μM的Ru-C＝N-OH的超纯水溶液定量测定。图中F₀表示5μM Ru-C＝N-OH的发射荧光强度，F₆₀表示5μM Ru-C＝N-OH与60μM ClO^-混合的发射荧光强度，F_c5μM Ru-C＝N-OH与10，20或40μM ClO^-混合的发射荧光强度。

图2(A)在pH1-11的水中5μM Ru-C＝N-OH加0和100μM ClO^-的荧光发射光谱；(B)在pH7.0的HEPES缓冲溶液中当HEPES缓冲溶液的浓度为0，2，4及8mM时5μM Ru-C＝N-OH自身的荧光发射光谱有微小变化，而5μM Ru-C＝N-OH加100μM ClO^-的荧光发射光谱没有变化；(C)在pH7.0的超纯水中5μM Ru-C＝N-OH加100μM ClO^-的荧光发射光谱和5μM Ru-CO₂H的荧光发射光谱.测定波长为612nm。

图3(A)在pH7.0含浓度为100μM F^-，Cl^-，Br^-，I^-，HCO₃^-，HSO₄^-，H₂PO₄^-，S₂O₃^2-，SO₃^2-，CO₃^2-，PO₄^3-，HPO₄^2-，NO₃^-和AcO^-水中5μM Ru-C＝N-OH加浓度为0-100μM次氯酸钠水溶液的荧光发射光谱；(A’)在pH7.0含浓度为100μM F^-，Cl^-，Br^-，I^-，HCO₃^-，HSO₄^-，H₂PO₄^-，S₂O₃^2-，SO₃^2-，CO₃^2-，PO₄^3-，HPO₄^2-，NO₃^-和AcO^-水中浓度为5μM的Ru-C＝N-OH的超纯水溶液分别 与浓度为0，10，20，40and 50μM的次氯酸钠超纯水溶液混合，荧光发射光的强度呈现线性增强。也就是说，在0-50μM的浓度范围，含浓度为100μM F^-，Cl^-，Br^-，I^-，HCO₃^-，HSO₄^-，H₂PO₄^-，S₂O₃^2-，SO₃^2-，CO₃^2-，PO₄^3-，HPO₄^2-，NO₃^-和AcO^-水中次氯酸钠的浓度可以用5μM的Ru-C＝N-OH的超纯水溶液定量测定。图中F₀为5μM Ru-C＝N-OH的荧光发射光的强度，F_s0为5μM Ru-C＝N-OH加10，20或40μM ClO^-的荧光发射光的强度；(B)在pH7.0含浓度为100μM Li⁺，Na⁺，K⁺，Ca²⁺，Mg²⁺，Zn²⁺，Co²⁺，Fe³⁺，Ni²⁺，Pb²⁺，Hg²⁺，Mn²⁺和Cu²⁺水中5μMRu-C＝N-OH加浓度为0-100μM次氯酸钠水溶液的荧光发射光谱；(B’)在pH7.0含浓度为100μM Li⁺，Na⁺，K⁺，Ca²⁺，Mg²⁺，Zn²⁺，Co²⁺，Fe³⁺，Ni²⁺，Pb²⁺，Hg²⁺，Mn²⁺和Cu²⁺水中浓度为5μM的Ru-C＝N-OH的超纯水溶液分别与浓度为0，10，20，40and 50μM的次氯酸钠超纯水溶液混合，荧光发射光的强度呈现线性增强。也就是说，在0-50μM的浓度范围，含浓度为100μM含浓度为100μM Li⁺，Na⁺，K⁺，Ca²⁺，Mg²⁺，Zn²⁺，Co²⁺，Fe³⁺，Ni²⁺，Pb²⁺，Hg²⁺，Mn²⁺和Cu²⁺水中中次氯酸钠的浓度可以用5μM的Ru-C＝N-OH的超纯水溶液定量测定。图中F₀为5μMRu-C＝N-OH的荧光发射光的强度，F₅₀为5μM Ru-C＝N-OH加10，20或40μM ClO^-的荧光发射光的强度。测定波长为612nm。

图4 Ru-C＝N-OH和Ru-CO₂H的合成路线。

具体实施方式

为了进一步阐述本发明，下面给出一系列实施例。这些实施例完全是例证性的，它们仅用来对本发明进行具体描述，不应当理解为对本发明的限制。

实施例1制备双(2，2’-联吡啶)钌-4’-甲基-2，2’-联吡啶-4-甲醛肟六氟磷酸盐

双-2，2’-联二吡啶二氯化钌(55mg，0.11mmol)和4’-甲基-2，2’-联吡啶-4-甲醛肟(23mg，0.11mmol)溶于乙醇溶液中(10mL，50％)，混合物在氩气保护下避光回流6小时。反应溶剂蒸发，将残余物溶解在5mL CH₃CN中，然后经硅胶柱分离(CH₃CN/H₂O/饱和的NaNO₃，体积/体积/体积＝100/8/1)得到红橙色固体。将该固体溶解于10mL水中，加入2mL饱和NH₄PF₆。所得的沉淀物经过过滤收集，得到标题配合物73mg(76％)。¹H NMR(d₆-DMSO)δ2.51(s，3H)，7.37(d，1H，J＝6.5Hz)，7.49-7.55(m，5H)，7.64-7.72(m，5H)，7.78(d，1H，J＝5.0Hz)，8.13-8.16(m，4H)，8.26(s，1H)，8.68(s，1H)，8.80-8.82(br，4H)，8.85(s，1H)，12.20(s，1H).¹³C NMR(CD₃CN)δ20.22，120.82，123.81，124.26，125.29，127.55，128.58，138.33，137.79，142.05，145.98，150.75，151.58，151.68，151.85，156.16，156.95，157.08，157.65.TOF MS ES⁺(m/z)313.5592[M-2PF₆^-]²⁺。

实施例2制备双(2，2’-联吡啶)钌-4’-甲基-2，2’-联吡啶-4-甲醛肟氯化物(Ru-C＝N-OH)

得到的双(2，2’-联吡啶)钌-4’-甲基-2，2’-联吡啶-4-甲醛肟六氟磷酸盐溶解在1mLCH₃CN中，往得到的溶液中加氯化正丁胺，使生成肟取代三联吡啶与钌的配合物的氯化物Ru-C＝N-OH并完全沉淀，得到的沉淀用丙酮充分洗，即物标题化合物。¹H NMR(d₆-DMSO)：δ＝2.50(s，3H)，7.33(d，1H，J＝5.0Hz)，7.49-7.52(m，5H)，7.69-7.74(m，6H)，8.11-8.15(m，4H)，8.80-8.82(m，4H)，8.85(s，1H)，8.94(s，1H).¹³C NMR(CD₃CN)δ20.99，123.60，124.89，124.94，126.12，127.08，128.33，129.20，138.33，138.38，150.56，150.62，151.55，151.66，151.79，152.11，156.30，156.93，157.02，157.09，157.66，165.34.TOF MS ES⁺(m/z)：314.0142[M-2PF₆^-]²⁺。(合成路线见图4)。

实施例3制备双(2，2’-联吡啶)钌-4′-甲基-2，2′-联吡啶-4-甲酸氯化物(Ru-CO₂H)

双-2，2′-联二吡啶二氯化钌(55mg，0.11mmol)和4’-甲基-2，2’-联吡啶-4-甲酸(21mg，0.11mmol)在乙醇溶液(10mL，50％)氩气保护下避光回流5小时。反应混合物蒸发并将残余物溶解在1mL CH₃CN中，加入2mL的饱和氯化正丁胺的丙酮溶液。所得沉淀物进行过滤，用丙酮洗涤，并真空干燥，得到79mg(85％)Ru-CO₂H为红橙色粉末。(合成路线见图4)。

实施例4测定Ru-C＝N-OH与ClO^-在pH7.0水溶液中的UV-可见光谱和荧光发射光谱

将浓度为10μM的Ru-C＝N-OH的超纯水溶液分别与浓度为0-300μM的次氯酸钠超纯水溶液混合，测定UV-可见光谱和荧光发射光谱，分别为图1中A和B。结果表明，浓度为10μM的Ru-C＝N-OH与浓度为0-300μM的ClO^-混合得到的UV-可见光谱基本相同，说明UV-可见光谱不能反映ClO^-的浓度变化。浓度为10μM的Ru-C＝N-OH与浓度为0-300μM的ClO^-混合得到的荧光发射光的强度，则随ClO^-的浓度增大而增强。说明荧光发射光谱可反映ClO^-的浓度变化，即通过Ru-C＝N-OH与浓度为0-300μM的ClO^-混合产生的荧光发射光的强度可以描述ClO^-的浓度。图1中C表明，浓度为5μM的Ru-C＝N-OH的超纯水溶液分别与浓度为0，10，20，40and 60μM的次氯酸钠超纯水溶液混合，荧光发射光的强度呈现线性增强。也就是说，在0-60μM的浓度范围，超纯水中次氯酸钠的浓度可以用5μM的Ru-C＝N-OH的超纯水溶液定量测定。

实施例5测定Ru-C＝N-OH与ClO^-在pH1-11水溶液中的荧光发射光谱

将浓度为5μM的Ru-C＝N-OH的超纯水溶液分别与浓度为100μM的次氯酸钠超纯水溶液在pH 1-11混合，测定荧光发射光谱(图2中A)。结果表明，在pH 4-7时5μMRu-C＝N-OH与100μM ClO^-混合可得到最强的荧光应答。也就是说，用浓度为5μM的Ru-C＝N-OH测定浓度为100μM的次氯酸钠的水溶液的最合适的pH为4-7。

实施例6测定Ru-C＝N-OH与ClO^-在pH7.0缓冲溶液中的荧光发射光谱

将浓度为5μM的Ru-C＝N-OH的超纯水溶液分别与浓度为0，2，4及8mM的pH7.0的HEPES缓冲溶液混合，测定荧光发射光谱。结果表明，Ru-C＝N-OH的荧光发射光谱有微小变化。将浓度为5μM的Ru-C＝N-OH与100μM的次氯酸钠的超纯水溶液混合，在浓度为0，2，4及8mM的pH7.0的HEPES缓冲溶液中测定荧光发射光谱。结果表明，荧光发射光谱没有变化。说明浓度为5μM的Ru-C＝N-OH的超纯水溶液可用来测定缓冲溶液中ClO^-的浓度(图2中B)。

实施例7测定Ru-CO₂H及Ru-C＝N-OH与ClO^-在pH7.0超纯水中的荧光发射光谱

将合成的双(2，2’-联吡啶)钌-4′-甲基-2，2′-联吡啶-4-甲酸氯化物(Ru-CO₂H)溶解在超纯水中，得到的溶液测定荧光发射光谱。将浓度为5μM的Ru-C＝N-OH与100μM的次氯酸钠的超纯水溶液混合，得到的溶液测定荧光发射光谱。结果表明，两次测定的荧光发射光谱基本一致。说明Ru-C＝N-OH与次氯酸钠混合时，Ru-C＝N-OH被氧化为Ru-CO₂H，产生荧光发射光谱(图2中C)。

实施例8测定Ru-C＝N-OH与ClO^-在pH7.0含各种阴离子的水中的荧光发射光谱

在超纯水中溶解分析纯氟化钠，氯化钠，溴化钠，碘化钾，碳酸钾，碳酸氢钠，硫酸氢钠，磷酸钠，磷酸氢二钠，磷酸二氢钠，硝酸钠，醋酸钠，硫代硫酸钠和亚硫酸钠得到含浓度为100μM F^-，Cl^-，Br^-，I^-，HCO₃^-，HSO₄^-，H₂PO₄^-，S₂O₃^2-，SO₃^2-，CO₃^2-，PO₄^3-，HPO₄^2-，NO₃^-和AcO^-的水溶液。将Ru-C＝N-OH加到这样的水溶液中，使浓度为5μM。再将次氯酸钠加到这样的水溶液中，使ClO^-的浓度为0-100μM。测定这些溶液的荧光发射光谱(图3中A)。浓度为5μM的Ru-C＝N-OH与浓度为0-100μM的ClO^-混合得到的荧光发射光的强度，则随ClO^-的浓度增大而增强。说明荧光发射光谱可反映ClO^-的浓度变化，即通过Ru-C＝N-OH与ClO^-混合产生的荧光发射光的强度可以描述含浓度为100μM F^-，Cl^-，Br^-，I^-，HCO₃^-，HSO₄^-，H₂PO₄^-，S₂O₃^2-，SO₃^2-，CO₃^2-，PO₄^3-，HPO₄^2-，NO₃^-和AcO^-的水的ClO^-浓度。图3中A’表明，浓度为5μM的Ru-C＝N-OH的超纯水溶液分别与浓度为0，10，20，40或50μM的次氯酸钠超纯水溶液混合，荧光发射光的强度呈现线性增强。也就是说，在0-50μM的浓度范围，含浓度为100μM F^-，Cl^-，Br^-，I^-，HC0₃^-，HSO₄^-，H₂PO₄^-，S₂O₃^2-，SO₃^2-，CO₃^2-，PO₄^3-，HPO₄^2-，NO₃^-和AcO^-的水的ClO^-浓度可以用5μM的Ru-C＝N-OH的超纯水溶液定量测定。

实施例9测定Ru-C＝N-OH与ClO^-在pH7.0含各种阳离子的水中的荧光发射光谱

在超纯水中溶解分析纯氯化锂，氯化钠，氯化镁，氯化钾，氯化钙，醋酸锌，氯化铜，氯化镍，硝酸铅，醋酸汞，氯化锰和三氯化铁得到得到含浓度为100μMLi⁺，Na⁺，K⁺，Ca²⁺，Mg²⁺，Zn²⁺，Co²⁺，Fe³⁺，Ni²⁺，Pb²⁺，Hg²⁺，Mn²⁺和Cu²⁺水溶液。将Ru-C＝N-OH加到这样的水溶液中，使浓度为5μM。再将次氯酸钠加到这样的水溶液中，使ClO^-的浓度为0-100μM。测定这些溶液 的荧光发射光谱(图3中A)。浓度为5μM的Ru-C＝N-OH与浓度为0-100μM的ClO^-混合得到的荧光发射光的强度，则随ClO^-的浓度增大而增强。说明荧光发射光谱可反映ClO^-的浓度变化，即通过Ru-C＝N-OH与ClO^-混合产生的荧光发射光的强度可以描述含浓度为100μMLi⁺，Na⁺，K⁺，Ca²⁺，Mg²⁺，Zn²⁺，Co²⁺，Fe³⁺，Ni²⁺，Pb²⁺，Hg²⁺，Mn²⁺和Cu²⁺水的ClO^-浓度。图3B’表明，，浓度为5μM的Ru-C＝N-OH的超纯水溶液分别与浓度为0，10，20，40或50μM的次氯酸钠超纯水溶液混合，荧光发射光的强度呈现线性增强。也就是说，在0-50μM的浓度范围，含浓度为100μM Li⁺，Na⁺，K⁺，Ca²⁺，Mg²⁺，Zn²⁺，Co²⁺，Fe³⁺，Ni²⁺，Pb²⁺，Hg²⁺，Mn²⁺和Gu²⁺水的ClO^-浓度可以用5μM的Ru-C＝N-OH的超纯水溶液定量测定。

实施例10 Ru-C＝N-OH及Ru-CO₂H的合成路线

Ru-C＝N-OH及Ru-CO₂H的合成路线用图4表示。